量子计算机一旦出现,所有以现代计算机为基础的技术都将被颠覆,面目一新,包括高等数学、物理学等也都将被重新阐释。
如今,大数据、云计算、智能AI等科学技术如日益成为人们生活的主旋律,占据社会生活的大部分空间。当许多人认为这科技发展到这个地步已经非常先进之时,人类对于科技的探索发展却从未止步,量子计算机就是其追求的成果。在许多科技人士的共识中,量子计算机一旦出现,所有以现代计算机为基础的技术都将被颠覆,面目一新,包括高等数学、物理学等也都将被重新阐释。
曾几何时,量子计算的优越性令人神往,但路漫漫其修远兮,仍需科学家不断求索。中科院院士潘建伟说:“我们希望能够通过10到20年的努力,看看能不能就真正搞出一台有应用价值的、比如说比较普遍的、能够稳定运行的专用量子计算机,这是我们的这么一个奋斗目标。”
或许,在那个时候谁也没有想到,在2022年末,关于“量子计算机”的设想就要成真了,这一曾经在人们口中“未来的产物”即将在我国问世。11月30日,安徽省量子计算工程研究中心宣布,我国最强量子计算机“悟空”即将面世。问世后,这台“合肥造”量子计算机有望成为国内市面上顶尖的商用量子计算机。
究竟什么是量子计算机?它的诞生将对我国科技发展起到怎样的作用?未来它将以怎样的姿态发展?今天,请跟随《中国科技信息》的脚步一一解开这些问题的谜底。
量子计算是“自然赋予人类的终极计算能力”
究竟什么是“量子计算机”?简单来讲,如果将传统计算机的运算速度比作“自行车”,那么,量子计算机的运算速度则是“火箭”。量子计算超越经典计算,被国际学术界称为“量子霸权”。量子计算是“自然赋予人类的终极计算能力”。
中国科学技术大学陆朝阳教授进一步解释说 :“普通的计算机,它就是0和1两种状态,但是量子计算机是同时处于0和1。如果我有比如说10个量子位的时候,我就有2的10次方这个状态同时存在,就像是孙悟空的分身术一样的。所以这么多种状态同时存在,这样一种性质,使它可以算得非常快,叫并行计算。”
换言之,高速信息处理,需要量子计算技术,包括海量数据搜索、长周期天气预报、材料和药物设计等领域,要取得革命性突破,首先得提高信息处理速度。例如,业界流行的一句话“天气预报是世界难题”,即便是在现代计算机及相关技术十分完善的情况下也是如此。但如果使用量子计算机或能大幅提高对天气系统的实时测算,进而大幅提高预报准确率和延长预报天数。以台风预报为例,现在虽能相对准确地预测台风的路径,但对台风强度的预测能力相当有限,而有时台风强度可能是更有意义的天气参数。
中国最强量子计算机即将面世
就是这个在我国科学家口中,需要用“未来十年、二十年“,甚至是未知期限才能研发出来的“量子计算机”,即将在位于合肥的安徽省量子计算工程研究中心诞生。
起源是今年初,本源量子与晶合科技成立量子芯片联合实验室,在合肥建设了全国第一条量子芯片生产线。为了提高量子芯片良率,这条量子芯片生产线在最近又多了一双“火眼金睛”:国内首个专用于量子芯片生产的NDPT-100无损探针电学测量平台(简称“无损探针台”),可实现量子比特电阻快速精准测量,像孙悟空的“火眼金睛”一样近乎零损伤识别量子芯片的质量优劣,从而进一步提高量子芯片良品率。
该无损探针台由合肥本源量子计算科技有限责任公司完全自主研发,最小测量范围缩至微米级,探针造成的薄膜伤痕直径最小在1um以内,测量过程不影响超导量子比特相干性能,具备高稳定性和高运动精度的优势,也适用于半导体芯片、半导体器件等精密电气测试。目前,该无损探针台已在国内第一条量子芯片生产线上投入使用。
如同光刻机是传统芯片制造的工业母机,无损探针台也是量子芯片的“工业母机”之一,其重要性不言而喻。量子芯片作为量子计算机最核心的部分,是执行量子计算和量子信息处理的硬件装置。但由于量子计算遵循量子力学的规律和属性,传统的经典集成电路芯片而言,量子芯片在材料、工艺、设计、制造、封测等方面的要求和实现路径上都存在一定差异。而在高度精确及无损的操作下,我国将在量子芯片领域“变被动为主动”,从而继续不断推动“量子计算机”等相关技术的研发与发展。
量子计算市场规模发展潜力巨大
正如前文也提到,量子计算的优越性令人神往,因此“量子计算机”也引得各方竞相追逐。纵观全球,无论对哪一个国家来说,“量子计算机”及“量子芯片”都是必须“拿下”的领域。例如,芯片巨头IBM也在上个月发布了最新量子计算芯片。同时,美国研究人员首次利用量子计算机模拟出“全息虫洞”。
那么,“量子计算”的优越性具体如何体现?以计算速为例,如今全球对计算能力的需求与数据需求一样,正处于急速增长之中。以分解300万大数据来说,目前万亿次的经典计算机,大约需要15万年,而使用量子计算机则只需要1秒。
专业人士称,量子计算技术有望帮助传统芯片性能极限突围,并通过量子芯片重塑以芯片为核心的现代电子信息制造体系。
总得来看,量子计算的市场规模发展潜力巨大。波士顿咨询(BCG)发布的报告预测,在不考虑量子纠错算法的进展情况下,保守估计到2035年全球量子计算应用市场规模将达到近20亿美元,2050年暴涨到2600多亿美元;若量子计算技术迭代速度超出预期,乐观估计2035年市场规模可突破600亿美元,2050年则有望飙升至2950亿美元。
领取专属 10元无门槛券
私享最新 技术干货